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-高三化学工艺流程新题型-第 8 页 化学流程图专题（三）【例1】重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)俗称红矾钠，在工业方面有广泛用途。我国目前主要是以铬铁矿（主要成份为FeO·Cr2O3，还含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质）为主要原料进行生产，其主要工艺流程如下：中涉及的主要反应有：主反应：4FeO·Cr2O38Na2CO37O2 8Na2CrO42Fe2O38CO2副反应：SiO2Na2CO3Na2SiO3CO2、Al2O3Na2CO32NaAlO2CO2部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Mg(OH)2Cr(OH)3完全沉淀时溶液pH4。73。711。25。6试回答下列问题： “”中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是 。两个副反应均为吸热反应，但在高温下均能自发进行，其原因是 。 “”中调节pH至4.7，目的是 。 “”中加硫酸酸化的目的是使CrO42转化为Cr2O72，请写出该平衡转化的离子方程式： 。 “”中采用冷却结晶的方法析出红矾钠，依据是 。【例2】明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示：根据上述图示，完成下列填空： (1）明矾石焙烧后用稀氨水浸出。配制500mL稀氨水（每升含有39。20g氨）需要取浓氨水（每升含有251.28g氨）_mL，用规格为_mL量筒量取。(2）氨水浸出后得到固体混合体系，过滤，滤液中除K、SO42外，还有大量的NH4。检验NH4的方法是_。(3）写出沉淀物中所有物质的化学式_。(4）滤液I的成分是水和_。(5）为测定混合肥料K2SO4、(NH4)2SO4中钾的含量，请完善下列步骤：称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量_溶液，产生白色沉淀。_、_、_(依次填写实验操作名称)。冷却、称重。(6）若试样为mg，沉淀的物质的量为n mol，则试样中K2SO4的物质的量为：_mol（用含有m、n的代数式表示）。【例3】二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：某软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Si(16。27%)、Fe(5。86%)、Al(3。42%)、Zn(2。68%)和Cu（0。86%）等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2Cu(OH)2Zn(OH)2CuSZnSMnSFeSpH5.23.29.710.46.78.。00.422.577（1）FeSO4在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为                    。（2）滤渣A的主要成分是                         。（3）加入MnS的目的是除去                     杂质。（4）碱性锌锰电池中，MnO2参与的电极反应方程式为                         。（5）从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有                  （写两种）。【例4】将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4·2H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。（1）本工艺中所用的原料除CaSO4·2H2O、KCl外，还需要 等原料（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式： （3）过滤操作所得固体中，除CaCO3外还含有 （填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。（4）过滤操作所得滤液是(NH4)2SO4溶液。检验滤液中含有CO32的方法是：（5）已知不同温度下K2SO4在100g水中达到饱和时溶解的量如下表：温度（）02060K2SO4溶解的量(g)7。411。118。260时K2SO4的饱和溶液591g冷却到0，可析出K2SO4晶体 g（6）氯化钙结晶水合物（CaCl2·6H2O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是 a 熔点较低（29熔化） b 能导电 c 能制冷 d 无毒（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是： 。【例5】以浓硫酸、浓硝酸、粗铜、水和空气为原料可制得硫酸铜（CuSO4·5H2O）。制取硫酸铜晶体的过程如下图所示。 回答下列问题： （1）配平在滤液（）中发生反应化学主程式： _NOx+_H2O+_O2_HNO3。 （2）写出制取硫酸铜的总反应方程式_。 （3）在上述生产过程中，被循环使用的物质是_。 （4）请你选用下列适宜的装置来模拟上述生产过程。将它们的编号填入方框。【例6】工业制备高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。粉碎MnO2熔融KMnO4K2CO3MnO2KOHH2OK2MnO4CO2操作KMnO4K2CO3操作母液KMnO4粗晶体干燥KMnO4晶体石灰苛化KOH空气KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒原理与下列物质相同的是_（填代号）。a. 84消毒液（NaClO溶液） b. 双氧水 c. 苯酚 d. 75%酒精高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_（填代号）。a. 浓硝酸 b. 硝酸银 c. 氯水 d. 烧碱上述流程中可以循环使用的物质有 、 （写化学式）。若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1 mol MnO2可制得 mol KMnO4。该生产中需要纯净的CO2气体。若实验室要制备纯净的CO2，所需试剂最好选择（选填代号） 。a. 石灰石 b. 稀HCl c. 稀H2SO4 d. 纯碱所需气体发生装置是_（选填代号）。操作的名称是 ；操作根据KMnO4和K2CO3两物质在 （填性质）上的差异，采用 （填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体。练习1减少SO2的排放、回收利用SO2成为世界性的研究课题。我国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收废渣高温焙烧产生的SO2，制备硫酸锰的生产流程如下：浸出液的pH2，其中的金属离子主要是Mn2，还含有少量的Fe2、Al3、Ca2、Pb2等其他金属离子。有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。 离子离子半径(pm)开始沉淀时的pH完全沉淀时的pHFe2749.7Fe364Al350Mn280Pb2121Ca299Pb2Ca2Fe2Al3 Mn2、Fe3吸附率0.500.250 2 4 6 8 吸附时间/h已知PbO2的氧化性大于MnO2。请回答下列问题： 写出浸出过程中主要反应的化学方程式 ，氧化过程中主要反应的离子方程式 。 在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至 。 阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是 （填写序号）。a溶液的pH b金属离子的电荷 c金属离子的半径 d吸附时间 操作a包括 等过程。2重铬酸钾（K2Cr2O7）是工业生产和实验室的重要氧化剂。实验室模拟工业生产重铬酸钾时用铬铁矿（主要成份为FeO·Cr2O3）、纯碱、烧碱、氯酸钾等为原料先制得铬酸钠（Na2CrO4），涉及的主要反应是6FeO·Cr2O3 + 24NaOH +7KClO3 12Na2CrO4 + 3Fe2O3 +7KCl + 12H2O，然后将铬酸钠转化为K2Cr2O7。其主要工艺如下：试回答下列问题：（1）在反应器中，有Na2CrO4生成，同时Fe2O3转变为NaFeO2，杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式：（2）NaFeO2能强烈水解，在操作生成沉淀而除去，写出该反应的化学方程式：（3）操作的目的是什么，用简要的文字和化学方程式说明： （4）操作中，酸化时，CrO42转化为Cr2O72,写出平衡转化的离子方程式：（5）称取重铬酸钾试样g配成250mL溶液，取出，加入10mL 2mol/LH2SO4溶液和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr3+)，放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定（I2+2S2O32=2I+S4O62）。判断达到滴定终点的依据是： ；若实验中共用去Na2S2O3mL，则所得产品中的重铬酸钾的纯度为 （设K2Cr2O7的摩尔质量为294g·mol -1，整个过程中其它杂质不参与反应）。3、工业上用铝土矿（含氧化铝、氧化铁）制取铝的过程如下：请回答下列问题：（1）沉淀C的化学式为_，该物质除了用于金属冶炼以外，还可用作_。（2）电解熔融的氧化铝时，加入冰晶石的作用是_。（3）操作I、操作II、操作III都是_（填操作名称），实验室要洗涤Al(OH)3沉淀应该在_装置中进行。（4）生产过程中，除NaOH、H2O可以循环使用外，还可以循环使用的物质有_（填化学式）。用此法制取铝的副产品是_（填化学式）。（5）写出Na2CO3溶液与CaO反应离子方程式：_。（6）若铝土矿中还含有二氧化硅，此生产过程中得到的氧化铝将混有杂质：_（填化学式）。4现有含FeCl2杂质的氯化铜晶体（CuCl2·2H2O），为制取纯净的CuCl2·2H2O，首先将其制成水溶液，然后按下图所示步骤进行提纯：含杂质的水溶液溶液溶液沉淀纯CuCl2·2H2O加入氧化剂X加入物质Y一定条件已知H2O2、KMnO4、NaClO、K2Cr2O7均具有强氧化性，要将溶液中的Cu2、Fe2、Fe3沉淀为氢氧化物，需溶液的pH分别为6.4、6.4、3.7。请回答下列问题：（1）本实验最适合的氧化剂X是_AK2Cr2O7 BNaClO CH2O2 DKMnO4（2）物质Y不可以是_ACuO BCuCl2 CCu（OH）2 DCuCO3（3）除去Fe3的有关离子方程式是（物质Y在（2）中选择合适的选项）： _（4）加入氧化剂的目的是_。（5）最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O？_（填“能”或“不能”）。如不能，应如何操作？（如能，此空不填）_。5碘酸钾是一种白色结晶粉末，无臭无味，酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用，被还原为单质碘，在碱性介质中，碘酸钾能被氯气、次氯酸盐等氧化为高碘酸钾。碘酸钾在常温下稳定，加热至560开始分解。工业生产碘酸钾的流程如下，在反应器中发生反应的化学方程式为：I2+KClO3+H2O-KH(IO3)2+KCl+Cl2 （未配平）（1）已知步骤反应器发生的反应中，两种还原产物所得电子数相同，请配平该反应的化学方程式：_；（2）步骤中，用稀酸酸化的作用是_；在稀硝酸和稀盐酸中不能选用的酸是：_，其原因是_；（3）步骤要保持溶液微沸1小时以完全排出氯气，排出氯气的原因为 _ _；（4）参照下表碘酸钾的溶解度，步骤11得到碘酸钾晶体，你建议的方法是_ 。温度/01020406080KIO3g/100g水6（10分）工业碳酸钠(纯度约为98)中含有Ca2、Mg2、Fe3、Cl和SO42等杂质，提纯工艺线路如下： 、碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示： Na2CO3·10H2O Na2CO3·7H2O Na2CO3·H2O 32 36 t（）、有关物质的溶度积如下：物质CaCO3MgCO3Ca(OH)2Mg(OH)2Fe(OH)3Ksp4.96×1096.82×1064.68×1065.61×10122.64×1039回答下列问题：（1）加入NaOH溶液时，首先生成的沉淀是 （填化学式）；生成氢氧化镁沉淀的离子方程式为 。（2）“趁热过滤”时的温度应控制在 。（3）有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。请你分析实际工业生产中是否可行 ，并说明理由 。（4）已知：Na2CO3·10 H2O(s)Na2CO3(s)10 H2O(l) H= + 92.36 kJ·mol1 Na2CO3·10 H2O(s)Na2CO3·H2O(s)9 H2O(g) H= + 473.63 kJ·mol1又知：H2O(l)H2O(g) H= + 44 kJ·mol1写出Na2CO3·H2O脱水生成气态水的热化学方程式 。参考答案例1【答 案】 使反应物接触更充分，加快反应速率 S0 除去溶液中的AlO2、SiO32 2CrO422H+ Cr2O72H2O 红矾钠的溶解度随温度的降低而减小例2【答案】（1）MnO22FeSO42H2SO4MnSO4Fe2(SO4)32H2O （2）Fe(OH)3  Al(OH)3 （3）Cu2  Zn2（4）MnO2H2OeMnOOHOH（或2MnO2H2O2eMn2O32OH）（5）锌、二氧化锰例3【答案】(1)78；100。(2)取滤液少许，加入NaOH，加热，生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。(3)Al(OH)3；Al2O3；Fe2O3。(4)K2SO4；(NH4)2SO4。(5)BaCl2；过滤；洗涤；干燥。(6)mol。例4【答案】（1）CaCO3 NH3 H2O （2）CaSO4CO32CaCO3SO42（3）CaSO4（4）滤液中滴加盐酸产生气泡 （5）54g （6）a d（7）碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中）例5答案：（1）2Cu + O2 + 2H2SO4 2CuSO4 + 2H2O （2）HNO3 （3）B、A。例6【答案】（1）ab （2）d （3）MnO2；KOH （4）2/3 （5）cd ；A；（6）过滤；溶解度；浓缩结晶练习1 SO2MnO2MnSO4 2Fe2MnO24H2Fe3Mn22H2O 4.78.3 b c d 蒸发浓缩结晶2（1）Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2（2分）（2）NaFeO2+2H2O=Fe(OH)3+NaOH（2分）（3）由于硅酸钠和偏铝酸钠发生水解：SiO32-+2H2OH2SiO3+2OH-（或SiO32-+H2OHSiO3-+OH-，HSiO3-+H2OH2SiO3+OH-，AlO2-+H2OAl(OH)3+OH-），降低pH值有利于平衡向正反应方向移动，当pH调到78时，使它们水解完全（2分）（4）2CrO42+2H+Cr2O72+H2O（1分）（5）当滴加最后一滴硫代硫酸钠溶液时，溶液蓝色褪去，半分钟内不变色（2分）；94.08%（2分）。3（1）Fe2O3，颜料；（2）降低氧化铝的熔点；（3）过滤，过滤；（4）CaO和CO2，Fe2O3和O2；（5）CO32CaOH2OCaCO32OH；（6）SiO24(1)C (2)CuO、CuCO3、Cu(OH)2、CU2(OH)2CO3 (3)Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+、CuO+2H+=Cu2+H2O (4)将Fe2+氧化成Fe3+ (5)不能，蒸发浓缩，冷却结晶。5、（1）6I2 + 11KClO3 + 3H2O = 6KH(IO3)2 + 5KCl + 3Cl2 （2分） （2）促进氯气从反应混合物中逸出。（2分）稀盐酸（1分）盐酸能还原已生成的碘酸氢钾 （3）Cl2能将KIO3氧化成KIO4 （2分） （4）蒸发结晶（1分）6、（10分）（1）Fe(OH)3 （1分），MgCO3 +2OH= Mg (OH) 2+CO32（2分）； （2）高于36（2分）（3）不可行（1分）； 若“母液”循环使用，则溶液c(Cl)和c(SO42)增大，最后所得产物Na2CO3混有杂质（2分） （4）Na2CO3·H2O(s)Na2CO3(s) +H2·mol1（2分）